《物理教学手段》word版.doc

物理教学手段物理教学手段作者：myp文章来源：本站原创点击数：726更新时间：2008-6-3 10：16：33第五章物理教学(下)本章从一般物理教学论的角度，讨论了教学手段的产生、发展以及在中学物理教学中应用；讨论了教学方法的构成要素和在中学物理教学中常用的各种方法的比较与应用；详细叙述了中学物理教学所必需的各种技能的功能、特点和教学要求；并阐述了中学物理教学的各种基本形式，本章内容对中学物理教学具有直接指导意义。第一节物理教学手段一、教学手段与科学技术的发展教学手段是师生教学相互传递信息的工具、媒体或设备。但有时教学手段被看作更大的概念，涵盖了教学方法的意义。为了保持研究对象的独立性，避免与其它概念发生混淆，我们从狭义上界定教学手段，把它看作为教学的工具或媒体。媒体是英文Media的译名，是指信息的载体和传递信息的媒介。教学手段随着科学技术的发展也不断发生重大的变革。1.口头语言的使用阶段远古时，人类没有文字，表达思想只有依靠语言。在原始社会劳动和生活中，脑力劳动的因素如经验、知识等，还仅仅作为一种次要的因素附属与体力劳动和生活本身。这时的教学过程，主要是儿童跟随长辈直接参加生产劳动和生活实践。教学是人类凭借自己的身体器官进行的，教学信息主要通过口头语言或辅之于体态动作进行传播。人类通过语言将生产生活经验或朴素的科学常识言传身教给下一代。因此，语言是最早被使用、也是最基本的教学手段。2.文字和书籍的使用阶段随着生产力的发展和社会的不断进步，人类对客观世界的改造和认识水平越来越高，脑力劳动渐渐由附属的因素转化为重要的因素。为了保存日益增多的知识，单靠口耳相传是远远不够的，于是便有了文字和书籍的产生。这时的书籍，还限于刀刻、手写、手抄，包括甲骨、竹简、木简、布帛等。自从有了文字以后，人们不仅要求学习书写、阅读，而且要求有便于教学的场所和专门的人来从事教学工作，于是出现了学校和专职教师。文字的出现促进了学校的产生，而学校的发展也使文字获得更广泛的传播和应用。文字和书籍，既然成了保存和体现经验、知识的主要形式，也就成了联系脑力劳动与体力劳动、联系科学与生活的主要中介，因此也就成了教学的主要手段。3.印刷教材的使用阶段造纸和印刷术的发明是扩大教学规模、提高教学效率的技术和物质前提之一，其进步性和优越性不言而喻。它克服了甲骨、竹简、木简、布帛等书籍体积庞大、文字量少、复本少的缺点。夸美纽斯在论证班级授课制、集体教学制时，曾经提到这一点并受到启发。他说：一个印刷匠用一套活字可以印出成千上万的书籍，所以，一个教师一次也应该能教许多学生，毫无不便之处。时至今日，印刷教材仍然是最重要的教学手段，不过印刷术已从昔日的木刻活字发展到今日的激光照排技术。4.电子视听设备的使用阶段随着教学实践和科学技术的发展，人类对教学手段的意义认识越来越深、应用越来越广，教具制作工艺越来越精良、使用效率也越来越高。从十九世纪末起，陆续出现了一些机械的、电动的直观形象传播媒体，最早问世的如照相、幻灯和无声电影。不久，唱机、无线电广播和有声电影相继进入教学领域，形成了声势浩大的视听教育运动。到了20世纪五六十年代，先进的电子技术成果如电视、录音、录像和早期的电子计算机等作为现代教学手段进入课堂。这些电子视听媒体大大地丰富了课堂，为教学提供了大量生动的直观感性材料，借以形成概念。5.多媒体网络技术的使用阶段九十年代以来，网络和通信技术的突飞猛进，使多媒体网络成为目前最富生命力和最现代的教学手段。多媒体是一种全新的数字化信号媒体，与电视、录音、幻灯等模拟信号媒体有着本质的区别。这里的多媒体是指电脑多媒体，而不是其它单媒体的简单组合。多媒体网络信息传播的智能化与交互性使教育媒体的功能有了质的飞跃，并使教育的形态和方式也发生着变革。二、传统教学手段传统教学手段主要是指语言、教科书、直观教具、粉笔、黑板等。语言是最基本、历史最悠久、也是应用最普遍的一种传统教学手段。它具有如下优点：其一，简便。不需要任何身体以外的物质协助，只要师生双方文化背景相同，生理健康，即可利用。其二，丰富。随着新的语言符号不断产生，所能表达的范围越来越广，传播的意义很丰富。其三，快捷并同时获得反馈。在一方发出声音信号后，对方能迅速接收到声音信号并及时反馈，传递方能马上取得反馈信息，从而调整接下来的信息输出。言语传播也有很大的局限性：声音信号既不能远传，又不能保留。为了弥补这种缺陷，人类先发明结绳记事和绘画，后又发展到象形文字和拼音文字。为了方便书写和传播，又先后诞生了造纸和印刷术。文字体系的形成和印刷书籍的传播，为文教事业的发展创造了极其有利的条件。文字教材有以下特点：其一，长久贮存。它能超越时间限制，把教学信息长久地贮存起来，供当时和后世的人们学习，从而克服了言语信号瞬息即逝、空口无凭的弊端。其二，广泛传播。能超越空间限制，把教学信息广泛地传播开去，供遍及各地的人们学习，从而克服了面对面口授的学生数量限制。其三，便于自学。能根据个人需要，通过阅读来掌握知识，学生具有一定的自主性，从而摆脱了被动听讲的服从性。其四，形象性差。教科书主要以抽象概念反映客观事物和过程，具体、生动地描述不可能很多、很形象，所以与学生对客体的实际感受有一定距离。以语言和文字传递教学信息偏于抽象化、概念化。为了克服纯语词手段的这一弊病，人们在教学中采用了大量直观的教具辅助语词教学。比如，裴斯塔罗齐的算术箱和夸美纽斯的世界图解是历史上应用教具的典型例子。在日常教学中的粉笔、黑板、算盘、挂图、模型、标本等都属于直观教具。在中学物理教学中直观教具仍被广泛地使用，比如特制的演示用电流表、电压表、万用表和四冲程活塞汽缸等等。直观教具能为学生提供具体、形象的感性材料，有助于激发学习兴趣和理解掌握知识。三、现代化教学手段现代化教学手段是与传统教学手段相对而言的，主要指视听教学媒体和多媒体网络教学媒体。视听教学媒体具体指收音、录音、投影、幻灯、电影、电视、录像、LD、CD、VCD、DVD等电子媒体。这些媒体承载音频和视频信号，在对实物或语言进行选择、加工、复制和储存后，通过重放来传递教学所需的声音和图象信息。由于它传播的信息形象逼真，突出表现事物的主要局部特征，直接刺激学生的视听器官，且常以视听两个通道同时传递信息，因此，被称作视听媒体。视听媒体的特点是：1.扩大性。如果利用有线或无线广播、电视特别是卫星转播电视上课，一个教师可以面对无数学生上课，可以使不同地方的不同学生接受同一内容的学习。2.延伸性。麦克卢汉说过：媒体是人体器官的延伸。利用视听媒体我们可以听到或看到自然状态下听不到的声音和看不到的图象，比如将用天文望远镜观测到的天体运动和用电子显微镜观测的布朗运动经信号转换和处理后记录在磁带上通过录象和电视在课堂上重放，就能使学生的视觉延伸到宏观和微观领域，使缓慢的布朗运动在短时间内就展现出来。3.形象性和抽象性。用幻灯、投影、影视等图象符号去表现教学内容，形象、生动，学生一目了然。比如用影视动画说明电磁感应的过程、机械波的形成或者是简谐振动过程中速度、加速度、合力的大小和方向。但视听媒体也有一定的抽象性，在生动、直观的演示之后，详细的图解、文字说明就具有抽象性，形象与抽象的合理结合能轻松解决教师难说清、学生难理解的教学重点难点。4.即时性和重复性。无线广播和电视与面对面的信息沟通一样，具有传播的即时性。而大多数视听媒体都能重放，具有重复使用的功能。多媒体网络教学媒体是一种全新的媒体。它具有：1.集成性。多媒体的数字化技术不仅把幻灯、投影、录音、电影、电视等多种媒体功能集于一身，而且使文本、图形、图像、声音、动画、影像等时空元素通过对象链接与嵌入OLE(Object Linking and Embedding)技术融于一体。在电视这种媒体中，声音与图象的频谱是分开的，记录的磁迹是各自独立的，不能通过图象来控制声音，也不能通过声音来控制图象。在多媒体电脑中，可通过热区、热字、热对象、图标、向导、模板、搜索器等多种界面交互方式，实现各种媒体单元的可视化与任意链接和控制。2.非线性。以往的书籍、幻灯、投影、录音、电影电视等媒体，其知识信息单元往往是事先编制好的、封闭的、固化的、连续的、线形排列的；传播时只能按预定顺序单向传输；媒体只能作为信息源(信息的提供者)，不能理解和接收学生的反馈信息。多媒体计算机网络中的知识信息单元不是线性排列的，而是由节点和链组成的非线形网状结构。学习者可根据自己的学习需要和能力选择下一步的学习去向，而不必与他人相同。3.交互性。在多媒体计算机与人的信息传播中，可以通过人机对话进行双向乃至多向的信息交互；传播者与受播者的角色具有可随机互换性。计算机可扮演多种角色，可作为学生的导师，对学生的学习提供智能辅导；可作为学生的同学，进行协作学习或竞争学习；可作为学习工具，听从学生指挥，完成某一学习任务。四、不同物理教学手段的比较与应用随着教育技术的发展，在物理教学中使用的教学手段也越来越丰富，常用的教学手段就有以下多种。1.印刷材料。通常包括物理教科书、教学大纲及各种参考资料，它们是学生获得物理教学信息的主要来源。这些印刷材料用文字详尽阐明具体或抽象的物理内容；通过科学的安排，既可以作为课堂用教科书也适应于自学者；携带方便，可以随时翻阅，帮助学生理解教师课堂讲授的内容；其造价低廉，便于大批量生产。因此，印刷材料在物理教学中的地位是不可取代的。2.图片。包括物理教学中的电路图、光路图、各种原理图等挂图、图表，也可以是照片，如自由落体运动和抛体运动的闪光照片等。图片能在自然光下长久地静态放大呈现物理教学信息，有利于教师的讲授和学生的观察分析；能简捷地显示出复杂物理现象的本质；其制作和使用都很便捷。3.黑板。黑板是物理教学中讲授最主要的辅助工具。在我国集中教学的方式下，黑板的利用率很高，它可以根据教学的需要，随时呈现有关的物理概念、定理、公式推导或练习；黑板非常经济实用，除了粉笔和板擦外，不需要其它的开支。但黑板只能作临时性的信息现示，不能长久保存；由于黑板面积有限，呈现的内容也就有限；另外板书书写也会占去不少的课堂教学时间。4.实物和模型。在物理教学中采用的实物多属自然状态或生活中的实物，以支持学生理解某些物理知识。但当事物难以得到或不易观察时，如分子结构、行星模型等就要采用模型。在物理教学中还采用模型以突出主要因素，此时模型又成为一种理想化的方法，如单摆、刚体等等。在物理教学中由于观察和实验的存在，实物和模型的作用不象在生物、医学等学科中显得那么重要。5.幻灯和投影。幻灯和投影是在物理教学中广泛使用的现代教学手段。它们不仅能提供简明的物理原理图，而且能出色地做出色彩鲜明而真实的图像，如展现人造卫星、航天飞机、蘑菇云等，其视觉效果好，映出的画面大而清晰，有利于表现事物的细部，能适应较大的班级教学；幻灯和投影教学可以根据物理内容的特点和学生的接受情况，随时控制放映时间、节奏和次数；幻灯片在放映时需要改变教室的亮度和教师的位置，影响到学生做笔记和教师的讲课习惯。投影在使用时室内不用遮光，在放映时师生都可以书写、阅读、甚至做物理实验；教师在教学中可以象使用黑板一样，在透明胶片上写字或画图，可以将胶片上的内容作为永久性的东西保存下来，也可以擦去再写；反射式投影器上还能放大显示一些实物或模具；投影器能在离银幕很短的距离内放映出大而清晰的图像；与幻灯相比，其操作更简便，投影片也更易于制作。6.电视和录象电视可以真实地再现各种动态的事物，并伴随与该事物相应的音响，为学习者提供极其生动、具体的事物形象，如摩擦力在生活和社会中的作用、杠杆在生活中的应用、雷鸣电闪、原子弹爆炸和海市蜃楼等等；还能利用特技摄影，使事物的自然动态变为快速活动或慢速活动，既可在有限的时间内看到很长一段时间里发生的事情如布朗运动，又可在较长时间内观察稍纵即逝的物理现象；与电子显微镜配合使用，能拍到肉眼无法看到的微观世界，与天文望远镜配合使用，能将浩瀚宇宙尽收眼底；还可借助电视动画制作，将复杂的物理内容形式简明地表现出来，如原子的模型，分子的运动、核裂变和核聚变的过程等等；电视教材一旦制作完成便可重复使用，也能大量复制，还可通过闭路电视系统或无线发射进行大面积或远距离教学。7.多媒体计算机多媒体计算机是目前物理教学中最活跃、最具发展潜力的因素。80年代中期计算机辅助教学(CAI)开始被运用到物理教学中，主要是作为集中教学的补充。它提供了个别化教学的情景，学生可以自己选择要学的物理内容和学习进度，计算机能根据学习者的学习进度和知识水平提供最适合的学习程序。当学习者在物理学习中遇到困难时，计算机能根据情况给予提示或提供更详细的例证，以帮助学习者理解有关的物理内容。另外，计算机的巨大存储空间可以为学习者提供各种各样的物理知识和参考资料，也可以为学习者巩固已有物理知识或为提高学生解决问题的能力提供大量的练习，通过及时反馈，学习者可以诊断自己在物理学习中存在的问题。计算机可以将物理教学中的一些比较抽象的内容，如电场和磁场、原子结构等模拟出来，还能模拟许多物理实验，如抛体运动、光电效应等等。学习者还可以在虚拟实验室中选择、操作物理实验仪器，也可以输入各种参数模拟或验证自己要做的实验，因此对提高学习者的物理实验能力有很好的辅助作用。90年代以来，多媒体技术、网络技术和通信技术的发展，使计算机在物理教学中的应用也达到一个新的水平。它打破了物理课堂和真实世界的界限，利用网络，学习者可以发现原始的资料和第一手的物理信息；它为教师之间和学习者之间提供了相互协作的机会，使他们能够相互交流、相互比较、学习与竞争；多媒体网络也提供了制作和传播多媒体物理材料的更便捷方式。目前全国中小学校园网的建设已初具规模，信息技术课程也逐步正规化，多媒体网络会在物理教学中发挥越来越显著的作用。以上几种教学手段各有利弊。现代化教学手段虽然具有较大的优越性